無段変速機の変速制御装置
【目的】 変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置において、目標値の急変時に目標値に対する実際値の収束応答性の向上を図ること。
【構成】 変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段ｉを設け、算出されたアクチュエータ操作量により変速制御を行なう変速制御手段ｊを設けた。
【構成】 変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段ｉを設け、算出されたアクチュエータ操作量により変速制御を行なう変速制御手段ｊを設けた。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、無段変速機の変速制御装置としては、例えば、特開平２−２９２５６２号公報に記載のものが知られている。
【０００３】この従来出典には、油圧サーボ機構からの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御されるＶベルト型やトロイダル型の無段変速機の場合、エンジントルクの大小により変速比が変動するため、エンジントルクの大きさにより変速比目標値を修正すると共に、この修正目標値と検出による実際値との偏差に応じて変速アクチュエータをフィードバック制御する装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の無段変速機にあっては、目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性のうちエンジントルクによる特性変化以外の変化を全てフィードバック制御により吸収するようにしているため、例えば、踏み込みダウンシフト時等で目標値が急激に変化する場合、変速制御において目標値に対して実際値が突出するオーバシュートが出てしまうことがあるという問題が残る。
【０００５】つまり、フィードフォワード特性は、アクチュエータ操作量と変速機入力トルクに依存し、変速機入力トルクは、エンジントルク，トルクコンバータ特性，変速特性に依存するので、例えば、走行時の変速特性の変更等によってスロットル開度〜目標機関回転の特性が変化すると、スロットル開度〜変速機入力トルクの特性が変化し、フィードフォワード特性が変化する。
【０００６】本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置において、目標値の急変時に目標値に対する実際値の収束応答性の向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明の無段変速機の変速制御装置では、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出して変速制御を行なう手段とした。
【０００８】即ち、図１のクレーム対応図に示すように、外部からの指令により操作される変速アクチュエータａと、前記変速アクチュエータａの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構ｂと、前記油圧サーボ機構ｂからの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される無段変速機ｃと、機関負荷を検出する機関負荷検出手段ｄと、車速を検出する車速検出手段ｅと、前記無段変速機ｃへの入力トルクを直接あるいは間接的に検出する変速機入力トルク検出手段ｆと、少なくとも機関負荷と車速により目標値を設定する目標値設定手段ｇと、設定された目標値に基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段ｈと、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段ｉと、アクチュエータ操作量が得られる制御指令を前記変速アクチュエータａに出力する変速制御手段ｊと、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】車両走行時、目標値設定手段ｇにおいて、少なくとも機関負荷検出手段ｄからの機関負荷と車速検出手段ｅからの車速により目標値が設定され、目標変速比算出手段ｈにおいて、設定された目標値に基づいて目標変速比が算出され、アクチュエータ操作量算出手段ｉにおいて、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性と算出された目標変速比及び変速機入力トルク検出手段ｆからの変速機入力トルクに基づいてアクチュエータ操作量が算出され、変速制御手段ｊにおいて、算出されたアクチュエータ操作量が得られる制御指令が変速アクチュエータａに出力される。
【００１０】この変速アクチュエータａの操作量に応じて油圧サーボ機構ｂにより変速制御油圧が作り出され、無段変速機ｃでは、この変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される。
【００１１】このように、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量が算出されることで、変速機入力トルクの変動によりフィードフォワード特性が変化した場合、特性変化によるアクチュエータ操作量の変化が予め予測された変速制御となる。
【００１２】よって、フィードフォワード特性の変化に対し事後的にフィードバック制御で吸収する場合とは異なり、目標値が急変するような時にも目標値の急変に対し実際値が精度良く追従する変速制御となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】（第１実施例）まず、構成を説明する。
【００１５】図２及び図３は本発明第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機（無段変速機ｃに相当）を示す断面図である。
【００１６】図２及び図３において、１は入力軸、２はローディングカム、３はカムローラ、４は入力ディスク、５はパワーローラ、６は出力ディスク、７は出力ギヤ、８，９は軸受け、１０，１１はトラニオン、１２は制御弁、１３はステッピングモータ（変速アクチュエータａに相当）、１４はセンサーロッド、１５はリンク、１６はプリセスカム、１７はスプール、１８はスリーブ、１９は第１シリンダ、２０は第２シリンダ、２１は第３シリンダ、２２は第４シリンダである。
【００１７】前記入力軸１からの入力トルクは、ローディングカム２→カムローラ３→入力ディスク４→パワーローラ５→出力ディスク６→出力ギヤ７へと伝えられる。
【００１８】前記軸受け８はパワーローラ５のスラスト力を支持する。また、軸受け９は入出力ディスク４，６の軸方向の力を支持する。
【００１９】前記トラニオン１０，１１に作用する駆動力の反力は４個の油圧シリンダ１９，２０，２１での油圧力で受け止められる。
【００２０】前記入出力ディスク４，６とパワーローラ５との間で動力伝達が行なわれ、かつ、全てのパワーローラ５の回転軸線と入出力ディスク４，６の回転軸線とが交点を持つ時、図３のｙ軸方向の力のバランスは、下記の式で表される。
【００２１】２Ｆt ＝ＰH・Ｓ−ＰL・Ｓここで、ＰH ；第１，第３シリンダ１９，２１の油圧、ＰL ；第２，第４シリンダ２０，２２の油圧、Ｓ；シリンダの受圧面積である。第１，第３シリンダ１９，２１と第２，第４シリンダ２０，２２はそれぞれ配管によって連通している。この油圧ＰH,ＰL は制御弁１２によって制御される。つまり、制御弁１２や各シリンダ１９，２０，２１，２２等は、油圧サーボ機構ｂに相当する。
【００２２】図４は第１実施例の変速制御装置の電子制御系を示すブロック図である。
【００２３】図４において、１３はステッピングモータ、３０はＣＶＴコントロールユニット、３１はスロットル開度センサ（機関負荷検出手段ｄに相当）、３２は車速センサ（車速検出手段ｅに相当）、３３はエンジン回転数センサ、３４はタービン回転数センサ、３５はセレクト位置スイッチ、３６は他のセンサ・スイッチ類である。
【００２４】このＣＶＴコントロールユニット１３は、マイクロコンピュータを中心とする電子制御回路で、各種の制御入力情報によりアクチュエータ操作量が演算され、このアクチュエータ操作量を得るべくステッピングモータ１３へステップパルス指令を出力する。
【００２５】前記スロットル開度センサ３１は、スロットル開度ＴVOを検出する。
【００２６】前記車速センサ３２は、車速ＶSPを検出する。
【００２７】前記エンジン回転数センサ３３は、エンジン回転数Ｎｅを検出する。
【００２８】前記タービン回転数センサ３４は、図外のエンジン出力軸と無段変速機の入力軸１との間に設けられるトルクコンバータのタービン回転数Ｎｔ（入力軸回転数）を検出する。
【００２９】前記セレクト位置スイッチ３５は、図外のセレクトレバーにより選択されているレンジ位置（例えば、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ，Ｄs レンジ）をスイッチ信号により検出する。
【００３０】次に、作用を説明する。
【００３１】［変速動作］ハーフトロイダル型無段変速機での変速は、パワーローラ５の傾転角制御で行なわれる。パワーローラ５を傾転させる力はパワーローラ５の中心軸を図３のｙ軸方向に移動させることによって発生するサイドスリップを利用して得られる。今、図３に示すように、パワーローラ５の回転軸線と入出力ディスク４，６の回転軸線とが交わって力が釣り合って動力の伝達が行なわれている時、ステッピングモータ１３で制御弁１２のスリーブ１８をｘ軸方向に移動させると、ＰH,ＰLの圧力が変化し、トラニオン１０，１１は、ｙ軸方向（互いに反対向き）に移動し、パワーローラ５と入出力ディスク４，６との接点が変わる。これにより傾転力が発生し、トラニオン１０，１１は互いに対称な方向へ傾転する。
【００３２】トラニオン１０，１１には、センサーロッド１４が取り付けてあり、その先端には傾転量をリンク１５を介して制御弁１２のスプール１７のｘ軸方向（スリーブ１８と反対向き）の動きに変化するプリセスカム１６が取り付けられている。
【００３３】このプリセスカム１６が最初のスリーブ１８の変位を補正するようにスプール１７を動かして圧力を変化させ、力の釣合が取れると傾転を停止する。
【００３４】［変速制御作動］図５はＣＶＴコントロールユニット３０により行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３５】ステップ５０では、スロットル開度ＴVO，車速ＶSP，エンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔが入力される。
【００３６】ステップ５１では、車両運転状態を示すスロットル開度ＴVO及び車速ＶSPと、図６に示すＤレンジ変速パターンｆ１により目標タービン回転数T.Ｎｔが算出される（目標値設定手段ｇに相当）。
【００３７】ステップ５２では、ステップ５１で算出された目標タービン回転数T.Ｎｔ（＝入力軸回転数）と、車速ＶSP（＝出力軸回転数）と、係数Ｋ１により下記の式により目標変速比T.RATIO が算出される。
【００３８】T.RATIO ＝Ｋ１＊（T.Ｎｔ／ＶSP）
ステップ５３では、スロットル開度ＴVO及びタービン回転数Ｎｔと、図７に示すタービントルク特性マップｆ２によりタービントルクＴｔが算出される（変速機入力トルク検出手段ｆに相当）。
【００３９】ステップ５４では、ステップ５３で算出されたタービントルクＴｔ及びステップ５２で算出された目標変速比T.RATIO と、図８に示す変速比−操作量マップｆ３により、フィードフォワード操作量ＦＦが算出される（アクチュエータ操作量算出手段ｉに相当）。
【００４０】ステップ５５では、タービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出される。
【００４１】ステップ５６では、ステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。ここで、Ｋｐは比例係数、Ｋｉは積分係数である。
【００４２】ステップ５７では、ステップ５６でのステッピングモータ操作量ＳＴＥＰによるステップパルス指令がステッピングモータ１３に対し送出される（変速制御手段ｊに相当）。
【００４３】これによりステッピングモータ操作量ＳＴＥＰに相当する角度だけステッピングモータ１３のモータ軸が回転する。
【００４４】［変速制御］第１実施例の変速制御では、ステップ５３で図７に示すタービントルク特性マップｆ２に基づいてタービントルクＴｔが算出され、ステップ５４で図８に示すタービントルクＴｔをパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦが算出され、ステップ５５でタービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出され、ステップ５６でステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。
【００４５】このように、タービントルクＴｔ（変速機入力トルク）をパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦが算出されることで、タービントルクＴｔの変動によりフィードフォワード特性が変化した場合、特性変化によるステッピングモータ操作量ＳＴＥＰの変化が予め予測された変速制御となる。
【００４６】よって、フィードフォワード特性の変化に対し事後的にフィードバック制御で吸収する場合とは異なり、目標タービン回転数T.Ｎｔ（目標入力回転数）が急変するような時にも目標タービン回転数T.Ｎｔの急変に対し実際のタービン回転数Ｎｔが精度良く追従する変速制御となる。
【００４７】特に、トロイダル型無段変速機の場合にタービントルクＴｔの変速への影響を予め取り除いておく必要があるという理由は、サーボ油圧によってトルク反力を受けながら変速するシステムであるため、変速機入力トルクが変動した場合にもサーボ油圧が変動し、変速制御とは無関係に変速が生じるという現象を示す。しかも、この変速変動幅は、最大で全変速幅の約３０％にも達することがあり、この変速機入力トルクの影響を見逃すわけにはゆかない。
【００４８】次に、効果を説明する。
【００４９】（１）ステッピングモータ１３の操作量に応じて変速制御油圧ＰH,ＰL を作り出す油圧サーボ機構を有するハーフトロイダル型無段変速機の変速制御装置において、変速機入力トルクであるタービントルクＴｔをパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦを算出して変速制御を行なう装置としたため、目標タービン回転数T.Ｎｔの急変時に目標タービン回転数T.Ｎｔに対する実際のタービン回転数Ｎｔの収束応答性の向上を図ることができる。
【００５０】ちなみに、本発明者が行なった実験結果を図９に示す。
【００５１】この実験は、アクセル踏み込みによるダウンシフトを、図５のフローチャートにしたがって行ない（本発明）、また、タービントルクＴｔを考慮することなく、変速機入力回転数（タービン回転数）を目標値とするフィードバック制御のみで行なった（従来例）。
【００５２】この実験により、図９に示すように、従来例では、目標入力回転に対し入力回転がオーバシュートしてしまったのに対し、本発明では目標入力回転に対し入力回転がオーバシュートすることなく収束するという結果が得られた。
【００５３】（２）タービントルクＴｔ対応のフィードフォワード操作量ＦＦを算出する変速制御を適用する無段変速機がタービントルクＴｔの変動影響が大きなハーフトロイダル型無段変速機であるため、変速制御での目標値に対する収束応答性の向上代を大きくとることができる。
【００５４】（３）タービントルクＴｔを検出するにあたって、スロットル開度ＴVO及びタービン回転数Ｎｔと、図７に示すタービントルク特性マップｆ２によりタービントルクＴｔを算出するようにしたため、トルクセンサを用いることなくコスト的に有利でありながらタービントルク情報を容易に得ることができる。
【００５５】（第２実施例）この第２実施例は、スロットル開度ＴVOと車速ＶSPと目標タービン回転数T.Ｎｔの関係を示す変速パターンｆ１と、スロットル開度ＴVOをパラメータとする目標変速比T.RATIO とフィードフォワード操作量ＦＦとの関係を示す変速比−操作量マップｆ２を用いた例であり、変速比−操作量マップｆ２を設定するにあたってタービントルクＴｔによる３つの特性を用いることで、タービントルク情報を予め変速比−操作量マップｆ２に含めるようにした例である。
【００５６】なお、システム構成的には第１実施例と同様であるので図示並びに説明を省略する。
【００５７】次に、作用を説明する。
【００５８】［変速制御作動］図１０はＣＶＴコントロールユニット３０により行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００５９】ステップ１００では、スロットル開度ＴVO，車速ＶSP，エンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔが入力される。
【００６０】ステップ１０１では、車両運転状態を示すスロットル開度ＴVO及び車速ＶSPと、図１１に示すＤレンジ変速パターンｆ１により目標タービン回転数T.Ｎｔが算出される（目標値設定手段ｇに相当）。
【００６１】ステップ１０２では、ステップ５１で算出された目標タービン回転数T.Ｎｔ（＝入力軸回転数）と、車速ＶSP（＝出力軸回転数）と、係数Ｋ１により下記の式により目標変速比T.RATIO が算出される。
【００６２】T.RATIO ＝Ｋ１＊（T.Ｎｔ／ＶSP）
ステップ１０３では、スロットル開度ＴVO及びステップ１０２で算出された目標変速比T.RATIO と、図１１に示す変速比−操作量マップｆ２により、フィードフォワード操作量ＦＦが算出される（変速機入力トルク検出手段ｆ及びアクチュエータ操作量算出手段ｉに相当）。
【００６３】ここで、変速比−操作量マップｆ２は、図１１１１に示すように、T.Ｎｔ〜ＴVO，ＶSPの関係であるＤレンジ変速パターンｆ１と、Ｔｔ〜ＴVO，T.Ｎｔの関係である第１タービントルク特性マップｆ(Tt1) によりＴｔ〜ＴVO，ＶSPの関係である第２タービントルク特性マップｆ(Tt2) が作成され、さらに、第２タービントルク特性マップｆ(Tt2) と変速比〜ＳＴＥＰ，Ｔｔの関係である変速比−操作量マップｆ(Tt3) によりスロットル開度ＴVOをパラメータとする変速比−操作量マップｆ２が設定される。つまり、変速比−操作量マップｆ２は、その作成の過程でタービントルク情報が用いられ、タービントルクＴｔを間接的にパラメータとする特性である。
【００６４】ステップ１０４では、タービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出される。
【００６５】ステップ１０５では、ステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。
【００６６】ステップ１０６では、ステップ１０５でのステッピングモータ操作量ＳＴＥＰによるステップパルス指令がステッピングモータ１３に対し送出される（変速制御手段ｊに相当）。
【００６７】これによりステッピングモータ操作量ＳＴＥＰに相当する角度だけステッピングモータ１３のモータ軸が回転する。
【００６８】したがって、この第２実施例では、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００６９】（４）変速比−操作量マップｆ２として、その作成の過程でタービントルク情報を用い、タービントルクＴｔを間接的にパラメータとする特性を設定して変速制御を行なう装置としたため、変速制御で演算処理ステップを従来並に少なくした簡単な処理によりフィードフォワード特性の変化を考慮した変速制御を行なうことができる。
【００７０】以上、実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。
【００７１】例えば、実施例では、ハーフトロイダル型無段変速機への適用例を示したが、油圧サーボ機構を有するＶベルト型無段変速機にも適用することができる。
【００７２】実施例では、目標値を目標タービン回転数とする例を示したが、目標エンジン回転数とするものであっても良い。
【００７３】実施例では、機関負荷検出手段として、スロットル開度センサを用いる例を示したが、スロットル開度と路面勾配等、走行負荷を考慮して機関負荷を検出するようにしても良い。
【００７４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあっては、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置において、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出して変速制御を行なう手段としたため、目標値の急変時に目標値に対する実際値の収束応答性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００７５】特に、トロイダル型無段変速機の変速制御への適用において有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無段変速機の変速制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機を示す断面図である。
【図３】第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１実施例の変速制御装置の電子制御系を示すブロック図である。
【図５】第１実施例装置のＣＶＴコントロールユニットで行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図６】第１実施例の無段変速機で変速制御に用いられる目標タービン回転数特性図である。
【図７】第１実施例装置で用いられるタービントルク特性図である。
【図８】第１実施例装置での変速比−ＳＴＥＰマップ図である。
【図９】第１実施例装置と従来装置での踏み込みダウンシフト時における目標入力回転と実際の入力回転との比較実験結果図である。
【図１０】第１実施例装置のＣＶＴコントロールユニットで行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例装置での変速制御で用いられる変速比−ＳＴＥＰマップ図を得るための処理を示す特性ブロック図である。
【符号の説明】
ａ 変速アクチュエータ
ｂ 油圧サーボ機構
ｃ 無段変速機
ｄ 機関負荷検出手段
ｅ 車速検出手段
ｆ 変速機入力トルク検出手段
ｇ 目標値設定手段
ｈ 目標変速比算出手段
ｉ アクチュエータ操作量算出手段
ｊ 変速制御手段
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、無段変速機の変速制御装置としては、例えば、特開平２−２９２５６２号公報に記載のものが知られている。
【０００３】この従来出典には、油圧サーボ機構からの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御されるＶベルト型やトロイダル型の無段変速機の場合、エンジントルクの大小により変速比が変動するため、エンジントルクの大きさにより変速比目標値を修正すると共に、この修正目標値と検出による実際値との偏差に応じて変速アクチュエータをフィードバック制御する装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の無段変速機にあっては、目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性のうちエンジントルクによる特性変化以外の変化を全てフィードバック制御により吸収するようにしているため、例えば、踏み込みダウンシフト時等で目標値が急激に変化する場合、変速制御において目標値に対して実際値が突出するオーバシュートが出てしまうことがあるという問題が残る。
【０００５】つまり、フィードフォワード特性は、アクチュエータ操作量と変速機入力トルクに依存し、変速機入力トルクは、エンジントルク，トルクコンバータ特性，変速特性に依存するので、例えば、走行時の変速特性の変更等によってスロットル開度〜目標機関回転の特性が変化すると、スロットル開度〜変速機入力トルクの特性が変化し、フィードフォワード特性が変化する。
【０００６】本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置において、目標値の急変時に目標値に対する実際値の収束応答性の向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明の無段変速機の変速制御装置では、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出して変速制御を行なう手段とした。
【０００８】即ち、図１のクレーム対応図に示すように、外部からの指令により操作される変速アクチュエータａと、前記変速アクチュエータａの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構ｂと、前記油圧サーボ機構ｂからの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される無段変速機ｃと、機関負荷を検出する機関負荷検出手段ｄと、車速を検出する車速検出手段ｅと、前記無段変速機ｃへの入力トルクを直接あるいは間接的に検出する変速機入力トルク検出手段ｆと、少なくとも機関負荷と車速により目標値を設定する目標値設定手段ｇと、設定された目標値に基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段ｈと、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段ｉと、アクチュエータ操作量が得られる制御指令を前記変速アクチュエータａに出力する変速制御手段ｊと、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】車両走行時、目標値設定手段ｇにおいて、少なくとも機関負荷検出手段ｄからの機関負荷と車速検出手段ｅからの車速により目標値が設定され、目標変速比算出手段ｈにおいて、設定された目標値に基づいて目標変速比が算出され、アクチュエータ操作量算出手段ｉにおいて、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性と算出された目標変速比及び変速機入力トルク検出手段ｆからの変速機入力トルクに基づいてアクチュエータ操作量が算出され、変速制御手段ｊにおいて、算出されたアクチュエータ操作量が得られる制御指令が変速アクチュエータａに出力される。
【００１０】この変速アクチュエータａの操作量に応じて油圧サーボ機構ｂにより変速制御油圧が作り出され、無段変速機ｃでは、この変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される。
【００１１】このように、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量が算出されることで、変速機入力トルクの変動によりフィードフォワード特性が変化した場合、特性変化によるアクチュエータ操作量の変化が予め予測された変速制御となる。
【００１２】よって、フィードフォワード特性の変化に対し事後的にフィードバック制御で吸収する場合とは異なり、目標値が急変するような時にも目標値の急変に対し実際値が精度良く追従する変速制御となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】（第１実施例）まず、構成を説明する。
【００１５】図２及び図３は本発明第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機（無段変速機ｃに相当）を示す断面図である。
【００１６】図２及び図３において、１は入力軸、２はローディングカム、３はカムローラ、４は入力ディスク、５はパワーローラ、６は出力ディスク、７は出力ギヤ、８，９は軸受け、１０，１１はトラニオン、１２は制御弁、１３はステッピングモータ（変速アクチュエータａに相当）、１４はセンサーロッド、１５はリンク、１６はプリセスカム、１７はスプール、１８はスリーブ、１９は第１シリンダ、２０は第２シリンダ、２１は第３シリンダ、２２は第４シリンダである。
【００１７】前記入力軸１からの入力トルクは、ローディングカム２→カムローラ３→入力ディスク４→パワーローラ５→出力ディスク６→出力ギヤ７へと伝えられる。
【００１８】前記軸受け８はパワーローラ５のスラスト力を支持する。また、軸受け９は入出力ディスク４，６の軸方向の力を支持する。
【００１９】前記トラニオン１０，１１に作用する駆動力の反力は４個の油圧シリンダ１９，２０，２１での油圧力で受け止められる。
【００２０】前記入出力ディスク４，６とパワーローラ５との間で動力伝達が行なわれ、かつ、全てのパワーローラ５の回転軸線と入出力ディスク４，６の回転軸線とが交点を持つ時、図３のｙ軸方向の力のバランスは、下記の式で表される。
【００２１】２Ｆt ＝ＰH・Ｓ−ＰL・Ｓここで、ＰH ；第１，第３シリンダ１９，２１の油圧、ＰL ；第２，第４シリンダ２０，２２の油圧、Ｓ；シリンダの受圧面積である。第１，第３シリンダ１９，２１と第２，第４シリンダ２０，２２はそれぞれ配管によって連通している。この油圧ＰH,ＰL は制御弁１２によって制御される。つまり、制御弁１２や各シリンダ１９，２０，２１，２２等は、油圧サーボ機構ｂに相当する。
【００２２】図４は第１実施例の変速制御装置の電子制御系を示すブロック図である。
【００２３】図４において、１３はステッピングモータ、３０はＣＶＴコントロールユニット、３１はスロットル開度センサ（機関負荷検出手段ｄに相当）、３２は車速センサ（車速検出手段ｅに相当）、３３はエンジン回転数センサ、３４はタービン回転数センサ、３５はセレクト位置スイッチ、３６は他のセンサ・スイッチ類である。
【００２４】このＣＶＴコントロールユニット１３は、マイクロコンピュータを中心とする電子制御回路で、各種の制御入力情報によりアクチュエータ操作量が演算され、このアクチュエータ操作量を得るべくステッピングモータ１３へステップパルス指令を出力する。
【００２５】前記スロットル開度センサ３１は、スロットル開度ＴVOを検出する。
【００２６】前記車速センサ３２は、車速ＶSPを検出する。
【００２７】前記エンジン回転数センサ３３は、エンジン回転数Ｎｅを検出する。
【００２８】前記タービン回転数センサ３４は、図外のエンジン出力軸と無段変速機の入力軸１との間に設けられるトルクコンバータのタービン回転数Ｎｔ（入力軸回転数）を検出する。
【００２９】前記セレクト位置スイッチ３５は、図外のセレクトレバーにより選択されているレンジ位置（例えば、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ，Ｄs レンジ）をスイッチ信号により検出する。
【００３０】次に、作用を説明する。
【００３１】［変速動作］ハーフトロイダル型無段変速機での変速は、パワーローラ５の傾転角制御で行なわれる。パワーローラ５を傾転させる力はパワーローラ５の中心軸を図３のｙ軸方向に移動させることによって発生するサイドスリップを利用して得られる。今、図３に示すように、パワーローラ５の回転軸線と入出力ディスク４，６の回転軸線とが交わって力が釣り合って動力の伝達が行なわれている時、ステッピングモータ１３で制御弁１２のスリーブ１８をｘ軸方向に移動させると、ＰH,ＰLの圧力が変化し、トラニオン１０，１１は、ｙ軸方向（互いに反対向き）に移動し、パワーローラ５と入出力ディスク４，６との接点が変わる。これにより傾転力が発生し、トラニオン１０，１１は互いに対称な方向へ傾転する。
【００３２】トラニオン１０，１１には、センサーロッド１４が取り付けてあり、その先端には傾転量をリンク１５を介して制御弁１２のスプール１７のｘ軸方向（スリーブ１８と反対向き）の動きに変化するプリセスカム１６が取り付けられている。
【００３３】このプリセスカム１６が最初のスリーブ１８の変位を補正するようにスプール１７を動かして圧力を変化させ、力の釣合が取れると傾転を停止する。
【００３４】［変速制御作動］図５はＣＶＴコントロールユニット３０により行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３５】ステップ５０では、スロットル開度ＴVO，車速ＶSP，エンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔが入力される。
【００３６】ステップ５１では、車両運転状態を示すスロットル開度ＴVO及び車速ＶSPと、図６に示すＤレンジ変速パターンｆ１により目標タービン回転数T.Ｎｔが算出される（目標値設定手段ｇに相当）。
【００３７】ステップ５２では、ステップ５１で算出された目標タービン回転数T.Ｎｔ（＝入力軸回転数）と、車速ＶSP（＝出力軸回転数）と、係数Ｋ１により下記の式により目標変速比T.RATIO が算出される。
【００３８】T.RATIO ＝Ｋ１＊（T.Ｎｔ／ＶSP）
ステップ５３では、スロットル開度ＴVO及びタービン回転数Ｎｔと、図７に示すタービントルク特性マップｆ２によりタービントルクＴｔが算出される（変速機入力トルク検出手段ｆに相当）。
【００３９】ステップ５４では、ステップ５３で算出されたタービントルクＴｔ及びステップ５２で算出された目標変速比T.RATIO と、図８に示す変速比−操作量マップｆ３により、フィードフォワード操作量ＦＦが算出される（アクチュエータ操作量算出手段ｉに相当）。
【００４０】ステップ５５では、タービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出される。
【００４１】ステップ５６では、ステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。ここで、Ｋｐは比例係数、Ｋｉは積分係数である。
【００４２】ステップ５７では、ステップ５６でのステッピングモータ操作量ＳＴＥＰによるステップパルス指令がステッピングモータ１３に対し送出される（変速制御手段ｊに相当）。
【００４３】これによりステッピングモータ操作量ＳＴＥＰに相当する角度だけステッピングモータ１３のモータ軸が回転する。
【００４４】［変速制御］第１実施例の変速制御では、ステップ５３で図７に示すタービントルク特性マップｆ２に基づいてタービントルクＴｔが算出され、ステップ５４で図８に示すタービントルクＴｔをパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦが算出され、ステップ５５でタービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出され、ステップ５６でステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。
【００４５】このように、タービントルクＴｔ（変速機入力トルク）をパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦが算出されることで、タービントルクＴｔの変動によりフィードフォワード特性が変化した場合、特性変化によるステッピングモータ操作量ＳＴＥＰの変化が予め予測された変速制御となる。
【００４６】よって、フィードフォワード特性の変化に対し事後的にフィードバック制御で吸収する場合とは異なり、目標タービン回転数T.Ｎｔ（目標入力回転数）が急変するような時にも目標タービン回転数T.Ｎｔの急変に対し実際のタービン回転数Ｎｔが精度良く追従する変速制御となる。
【００４７】特に、トロイダル型無段変速機の場合にタービントルクＴｔの変速への影響を予め取り除いておく必要があるという理由は、サーボ油圧によってトルク反力を受けながら変速するシステムであるため、変速機入力トルクが変動した場合にもサーボ油圧が変動し、変速制御とは無関係に変速が生じるという現象を示す。しかも、この変速変動幅は、最大で全変速幅の約３０％にも達することがあり、この変速機入力トルクの影響を見逃すわけにはゆかない。
【００４８】次に、効果を説明する。
【００４９】（１）ステッピングモータ１３の操作量に応じて変速制御油圧ＰH,ＰL を作り出す油圧サーボ機構を有するハーフトロイダル型無段変速機の変速制御装置において、変速機入力トルクであるタービントルクＴｔをパラメータとする変速比−操作量マップｆ３に基づいてフィードフォワード操作量ＦＦを算出して変速制御を行なう装置としたため、目標タービン回転数T.Ｎｔの急変時に目標タービン回転数T.Ｎｔに対する実際のタービン回転数Ｎｔの収束応答性の向上を図ることができる。
【００５０】ちなみに、本発明者が行なった実験結果を図９に示す。
【００５１】この実験は、アクセル踏み込みによるダウンシフトを、図５のフローチャートにしたがって行ない（本発明）、また、タービントルクＴｔを考慮することなく、変速機入力回転数（タービン回転数）を目標値とするフィードバック制御のみで行なった（従来例）。
【００５２】この実験により、図９に示すように、従来例では、目標入力回転に対し入力回転がオーバシュートしてしまったのに対し、本発明では目標入力回転に対し入力回転がオーバシュートすることなく収束するという結果が得られた。
【００５３】（２）タービントルクＴｔ対応のフィードフォワード操作量ＦＦを算出する変速制御を適用する無段変速機がタービントルクＴｔの変動影響が大きなハーフトロイダル型無段変速機であるため、変速制御での目標値に対する収束応答性の向上代を大きくとることができる。
【００５４】（３）タービントルクＴｔを検出するにあたって、スロットル開度ＴVO及びタービン回転数Ｎｔと、図７に示すタービントルク特性マップｆ２によりタービントルクＴｔを算出するようにしたため、トルクセンサを用いることなくコスト的に有利でありながらタービントルク情報を容易に得ることができる。
【００５５】（第２実施例）この第２実施例は、スロットル開度ＴVOと車速ＶSPと目標タービン回転数T.Ｎｔの関係を示す変速パターンｆ１と、スロットル開度ＴVOをパラメータとする目標変速比T.RATIO とフィードフォワード操作量ＦＦとの関係を示す変速比−操作量マップｆ２を用いた例であり、変速比−操作量マップｆ２を設定するにあたってタービントルクＴｔによる３つの特性を用いることで、タービントルク情報を予め変速比−操作量マップｆ２に含めるようにした例である。
【００５６】なお、システム構成的には第１実施例と同様であるので図示並びに説明を省略する。
【００５７】次に、作用を説明する。
【００５８】［変速制御作動］図１０はＣＶＴコントロールユニット３０により行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００５９】ステップ１００では、スロットル開度ＴVO，車速ＶSP，エンジン回転数Ｎｅ，タービン回転数Ｎｔが入力される。
【００６０】ステップ１０１では、車両運転状態を示すスロットル開度ＴVO及び車速ＶSPと、図１１に示すＤレンジ変速パターンｆ１により目標タービン回転数T.Ｎｔが算出される（目標値設定手段ｇに相当）。
【００６１】ステップ１０２では、ステップ５１で算出された目標タービン回転数T.Ｎｔ（＝入力軸回転数）と、車速ＶSP（＝出力軸回転数）と、係数Ｋ１により下記の式により目標変速比T.RATIO が算出される。
【００６２】T.RATIO ＝Ｋ１＊（T.Ｎｔ／ＶSP）
ステップ１０３では、スロットル開度ＴVO及びステップ１０２で算出された目標変速比T.RATIO と、図１１に示す変速比−操作量マップｆ２により、フィードフォワード操作量ＦＦが算出される（変速機入力トルク検出手段ｆ及びアクチュエータ操作量算出手段ｉに相当）。
【００６３】ここで、変速比−操作量マップｆ２は、図１１１１に示すように、T.Ｎｔ〜ＴVO，ＶSPの関係であるＤレンジ変速パターンｆ１と、Ｔｔ〜ＴVO，T.Ｎｔの関係である第１タービントルク特性マップｆ(Tt1) によりＴｔ〜ＴVO，ＶSPの関係である第２タービントルク特性マップｆ(Tt2) が作成され、さらに、第２タービントルク特性マップｆ(Tt2) と変速比〜ＳＴＥＰ，Ｔｔの関係である変速比−操作量マップｆ(Tt3) によりスロットル開度ＴVOをパラメータとする変速比−操作量マップｆ２が設定される。つまり、変速比−操作量マップｆ２は、その作成の過程でタービントルク情報が用いられ、タービントルクＴｔを間接的にパラメータとする特性である。
【００６４】ステップ１０４では、タービン回転数Ｎｔと目標タービン回転数T.Ｎｔとの偏差ｅが算出される。
【００６５】ステップ１０５では、ステッピングモータ操作量ＳＴＥＰが、フィードフォワード操作量ＦＦとフィードバック操作量（Ｋｐ＊ｅ＋ΣＫｉ＊ｅ）の和により算出される。
【００６６】ステップ１０６では、ステップ１０５でのステッピングモータ操作量ＳＴＥＰによるステップパルス指令がステッピングモータ１３に対し送出される（変速制御手段ｊに相当）。
【００６７】これによりステッピングモータ操作量ＳＴＥＰに相当する角度だけステッピングモータ１３のモータ軸が回転する。
【００６８】したがって、この第２実施例では、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００６９】（４）変速比−操作量マップｆ２として、その作成の過程でタービントルク情報を用い、タービントルクＴｔを間接的にパラメータとする特性を設定して変速制御を行なう装置としたため、変速制御で演算処理ステップを従来並に少なくした簡単な処理によりフィードフォワード特性の変化を考慮した変速制御を行なうことができる。
【００７０】以上、実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があっても本発明に含まれる。
【００７１】例えば、実施例では、ハーフトロイダル型無段変速機への適用例を示したが、油圧サーボ機構を有するＶベルト型無段変速機にも適用することができる。
【００７２】実施例では、目標値を目標タービン回転数とする例を示したが、目標エンジン回転数とするものであっても良い。
【００７３】実施例では、機関負荷検出手段として、スロットル開度センサを用いる例を示したが、スロットル開度と路面勾配等、走行負荷を考慮して機関負荷を検出するようにしても良い。
【００７４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあっては、変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構を有する無段変速機の変速制御装置において、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出して変速制御を行なう手段としたため、目標値の急変時に目標値に対する実際値の収束応答性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００７５】特に、トロイダル型無段変速機の変速制御への適用において有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無段変速機の変速制御装置を示すクレーム対応図である。
【図２】第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機を示す断面図である。
【図３】第１実施例の変速制御装置が適用されたハーフトロイダル型無段変速機を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１実施例の変速制御装置の電子制御系を示すブロック図である。
【図５】第１実施例装置のＣＶＴコントロールユニットで行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図６】第１実施例の無段変速機で変速制御に用いられる目標タービン回転数特性図である。
【図７】第１実施例装置で用いられるタービントルク特性図である。
【図８】第１実施例装置での変速比−ＳＴＥＰマップ図である。
【図９】第１実施例装置と従来装置での踏み込みダウンシフト時における目標入力回転と実際の入力回転との比較実験結果図である。
【図１０】第１実施例装置のＣＶＴコントロールユニットで行なわれる変速制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例装置での変速制御で用いられる変速比−ＳＴＥＰマップ図を得るための処理を示す特性ブロック図である。
【符号の説明】
ａ 変速アクチュエータ
ｂ 油圧サーボ機構
ｃ 無段変速機
ｄ 機関負荷検出手段
ｅ 車速検出手段
ｆ 変速機入力トルク検出手段
ｇ 目標値設定手段
ｈ 目標変速比算出手段
ｉ アクチュエータ操作量算出手段
ｊ 変速制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外部からの指令により操作される変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構と、前記油圧サーボ機構からの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される無段変速機と、機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記無段変速機への入力トルクを直接あるいは間接的に検出する変速機入力トルク検出手段と、少なくとも機関負荷と車速により目標値を設定する目標値設定手段と、設定された目標値に基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段と、アクチュエータ操作量が得られる制御指令を前記変速アクチュエータに出力する変速制御手段と、を備えていることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【請求項１】 外部からの指令により操作される変速アクチュエータと、前記変速アクチュエータの操作量に応じて変速制御油圧を作り出す油圧サーボ機構と、前記油圧サーボ機構からの変速制御油圧の油圧力によって伝達トルクの反力を受けながら無段階に変速比が制御される無段変速機と、機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記無段変速機への入力トルクを直接あるいは間接的に検出する変速機入力トルク検出手段と、少なくとも機関負荷と車速により目標値を設定する目標値設定手段と、設定された目標値に基づいて目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、変速機入力トルクをパラメータに含む目標変速比とアクチュエータ操作量とのフィードフォワード特性に基づいてアクチュエータ操作量を算出するアクチュエータ操作量算出手段と、アクチュエータ操作量が得られる制御指令を前記変速アクチュエータに出力する変速制御手段と、を備えていることを特徴とする無段変速機の変速制御装置。
【図２】
【図３】
【図６】
【図１】
【図７】
【図８】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図１１】
【図３】
【図６】
【図１】
【図７】
【図８】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図５】
【図１１】
【公開番号】特開平７−４５０７
【公開日】平成７年（１９９５）１月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１４１０８２
【出願日】平成５年（１９９３）６月１４日
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【公開日】平成７年（１９９５）１月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）６月１４日
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
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